EA018125B1 - Cavitating hose mouthpiece - Google Patents

Cavitating hose mouthpiece Download PDF

Info

Publication number
EA018125B1
EA018125B1 EA201001582A EA201001582A EA018125B1 EA 018125 B1 EA018125 B1 EA 018125B1 EA 201001582 A EA201001582 A EA 201001582A EA 201001582 A EA201001582 A EA 201001582A EA 018125 B1 EA018125 B1 EA 018125B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
section
nozzle
diameter
length
mouthpiece
Prior art date
Application number
EA201001582A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201001582A1 (en
Inventor
Игорь Васильевич Карпенчук
Сергей Геннадиевич Петуховский
Валерий Викторович Пармон
Ольга Владимировна Черневич
Original Assignee
Учреждение "Научно-Исследовательский Институт Пожарной Безопасности И Проблем Чрезвычайных Ситуаций" Министерства По Чрезвычайным Ситуациям Республики Беларусь
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение "Научно-Исследовательский Институт Пожарной Безопасности И Проблем Чрезвычайных Ситуаций" Министерства По Чрезвычайным Ситуациям Республики Беларусь filed Critical Учреждение "Научно-Исследовательский Институт Пожарной Безопасности И Проблем Чрезвычайных Ситуаций" Министерства По Чрезвычайным Ситуациям Республики Беларусь
Publication of EA201001582A1 publication Critical patent/EA201001582A1/en
Publication of EA018125B1 publication Critical patent/EA018125B1/en

Links

Landscapes

  • Nozzles (AREA)
  • Fire-Extinguishing By Fire Departments, And Fire-Extinguishing Equipment And Control Thereof (AREA)

Abstract

The invention relates to fire fighting technology used for fire fighting activity and other emergencies response and can be used for dispersion of extinguishing medium aiming at increase in dispersiveness and consistency created by means of mouthpiece for extinguishing medium spray, which in comparison with a prototype in relation to equal fluid flow makes it possible to achieve higher effectiveness of a mouthpiece due to fine extinguishing medium being obtained. The claimed cavitating hose mouthpiece is characterized in that a cavitating route is designed as successive sections of various configurations: a line narrowing section characterized with a cone angle of 15, a section of spherical contraction, a cylinder section and a conically expanding section characterized with a cone angle of 70°; the length of each section is proportional to the product of according coefficient by the mouthpiece exit diameter which value is defined by the following expression:where π=3.14; ρ - fluid density; Q - fluid flow; ξ - parametric dimension coefficient, equal to 0.98 x 10; v - coefficient of kinematic viscosity of a fluid; p- absolute external pressure outside a mouthpiece.

Description

(57) Изобретение относится к противопожарной технике, используемой для пожаротушения и ликвидации других чрезвычайных ситуаций, и может быть использовано для распыления огнетушагцих средств с целью повышения дисперсности и однородности создаваемой посредством насадка струи огнетушагцего состава, что по сравнению с прототипом при равном расходе жидкости позволяет достичь большей эффективности пожарного ствола при пожаротушении за счет получения в насадке мелкодисперсного огнетушащего состава. Предлагаемый кавитационный насадок характеризуется тем, что кавитирующий тракт выполнен в виде последовательно расположенных участков различной конфигурации: участка линейного сужения, характеризующегося углом конусности 15°, участка сферического сужения, цилиндрического участка и конически расходящегося участка, характеризующегося углом конусности 70°; причем длина каждого из участков пропорциональна произведению соответствующего коэффициента на диаметр выходного отверстия насадка, значение которого определяется следующим выражением:(57) The invention relates to fire fighting equipment used for fire extinguishing and liquidation of other emergency situations, and can be used to spray fire extinguishing agents in order to increase the dispersion and uniformity of a fire extinguishing jet created by means of a nozzle, which, in comparison with the prototype, at an equal liquid flow rate allows to achieve greater efficiency of the fire barrel during fire extinguishing due to obtaining finely dispersed fire extinguishing composition in the nozzle. The proposed cavitation nozzles are characterized in that the cavitational tract is made in the form of successively arranged sections of various configurations: a linear narrowing section characterized by a taper angle of 15 °, a spherical narrowing section, a cylindrical section and a conically diverging section characterized by a 70 ° taper angle; moreover, the length of each of the sections is proportional to the product of the corresponding coefficient by the diameter of the nozzle outlet, the value of which is determined by the following expression:

где π=3,14; р - плотность жидкости; ζ) - расход жидкости; ξ - параметрический коэффициент размерности, равный 0,98χΙΟ'2; ν - коэффициент кинематической вязкости жидкости; рвн абсолютное внешнее давление за насадком.where π = 3.14; p is the density of the liquid; ζ) is the fluid flow rate; ξ is a parametric coefficient of dimension equal to 0.98χΙΟ '2; ν is the kinematic viscosity coefficient of the liquid; p int absolute external pressure behind the nozzle.

Изобретение относится к противопожарной технике, используемой для пожаротушения и ликвидации других чрезвычайных ситуаций, и может быть использовано для распыления огнетушащих средств с целью создания мелкодисперсной струи.The invention relates to fire fighting equipment used for fire fighting and liquidation of other emergency situations, and can be used to spray fire extinguishing agents in order to create a finely dispersed jet.

Известен насадок-распылитель (патент РБ №4895, опубл. 30.12.2008) на ручной пожарный ствол, состоящий из цилиндрического корпуса, перфорированной пластины, устанавливаемой в корпусе насадка и делящей общий поток жидкости на радиально симметричные струи, при этом тонкодисперсное распыление осуществляется сеткой, закрепленной на выходном конце корпуса насадка фиксирующей гайкой.Known nozzle-spray (patent RB No. 4895, publ. 30.12.2008) on a manual fire barrel, consisting of a cylindrical body, a perforated plate installed in the nozzle body and dividing the total fluid flow into radially symmetric jets, while fine dispersion is carried out by a grid, fixed on the output end of the housing nozzle fixing nut.

Недостатками насадка являются сложность изготовления, низкая и неоднородная дисперсность создаваемой распыленной струи жидкости.The disadvantages of the nozzle are the complexity of manufacturing, low and heterogeneous dispersion of the generated atomized stream of liquid.

Известен насадок ручного пожарного ствола по патенту РФ № 2124913, опубл. 20.01.1999, для использования при малых, средних и повышенных расходах воды с целью снижения ее входного давления при сохранении эффективности пожаротушения в режиме сплошной струи или проникающей дальнобойной рассеянной струи воды. Для этого выходной кольцевой канал насадка выполняют так, что профили выходной части внутренней стенки корпуса и поверхности выходного наконечника обтекателя имеют кривизну, возрастающую в направлении к выходу из ствола, а радиусы поперечных сечений этих поверхностей уменьшаются в том же направлении. При таком исполнении ствола в режиме дальнобойной рассеянной струи входное давление снижается в среднем в 2 раза по сравнению с известными стволами. Однако недостатком ствола с известным насадком является сложность его изготовления из-за наличия в конструкции комбинации кольцевой формы канала с рассевающим телом в форме овалоида и, следовательно, ограниченные возможности в формировании распыленной струи, в частности при создании защитного экрана (водяной завесы) и управлении факелом на выходе из насадка.Known nozzles of a manual fire barrel according to the patent of the Russian Federation No. 2124913, publ. 01/20/1999, for use at low, medium and high water flow rates in order to reduce its inlet pressure while maintaining the fire extinguishing efficiency in the continuous jet or penetrating long-range dispersed water jet. For this, the output annular channel of the nozzle is made so that the profiles of the output part of the inner wall of the housing and the surface of the output tip of the fairing have a curvature that increases in the direction of exit from the barrel, and the radii of the cross sections of these surfaces decrease in the same direction. With this version of the barrel in the long-range diffused jet mode, the inlet pressure is reduced by an average of 2 times compared with the known barrels. However, the disadvantage of a barrel with a known nozzle is the complexity of its manufacture due to the presence of a combination of an annular channel shape with a scattering body in the form of an ovaloid and, therefore, limited possibilities in the formation of a sprayed jet, in particular when creating a protective screen (water curtain) and torch control at the exit of the nozzle.

Известны пожарные стволы, имеющие кольцевой выходной канал для потока воды. Кольцевой канал обычно образован выходной частью насадка ствола и выходной частью обтекателя, установленного в полости корпуса, либо стенки корпуса и закрытым концом питательной трубки, установленной в полости корпуса, например американский ручной пожарный ствол иЬТ1МАТ1С-125, патент США № 5125579.Fire trunks are known having an annular outlet channel for water flow. The annular channel is usually formed by the outlet part of the barrel nozzle and the outlet part of the fairing installed in the cavity of the housing, or the wall of the housing and the closed end of the feeding tube installed in the cavity of the housing, for example, U.S. Patent No. 6,518MAT1C-125, US Pat.

Известен также пожарный ствол по патенту США № 5261494, опубл. 16.11.93 г. Он имеет регулируемое кольцевое выходное отверстие для выпуска сплошной струи воды с различным диаметром струи, которое образовано конусообразным выходным наконечником обтекателя, установленного в полости корпуса ствола вдоль его оси, и профилированной выходной частью внутренней стенки корпуса. Профили наконечника и выходной части внутренней стенки корпуса имеют короткие участки сопряженных поверхностей, обеспечивающих посадку обтекателя на стенку корпуса с целью перекрытия ствола. Известные пожарные стволы с кольцевым выходным каналом позволяют изменять расход воды в широком диапазоне, а также получать кроме проникающего дальнобойного, но относительно узкого факела мелких капель воды и водяной пыли широкий туманообразный факел либо зонтообразный защитный водяной экран.Also known fire barrel according to US patent No. 5261494, publ. November 16, 1993. It has an adjustable annular outlet for discharging a continuous stream of water with different jet diameters, which is formed by a cone-shaped outlet tip of a fairing installed in the cavity of the barrel body along its axis and a shaped outlet part of the inner wall of the body. The profiles of the tip and the output part of the inner wall of the body have short sections of mating surfaces that allow the cowl to fit on the wall of the body in order to overlap the barrel. Known fire barrels with an annular outlet channel allow you to change the water flow in a wide range, and also receive, in addition to a penetrating long-range, but relatively narrow torch of small drops of water and water dust, a wide misty torch or umbrella-shaped protective water screen.

Основным недостатком известных пожарных стволов с кольцевым выходным каналом является относительно случайный, с точки зрения гидродинамики, выбор профиля этого канала, имеющего вид от конического до цилиндрического либо извилистого, но не обеспечивающего возможности снижения входного давления воды без потери эффективности пожаротушения. Наиболее близким к предлагаемому является насадок по патенту РБ №3950, опубл. 30.10.2007, который выполнен в виде кольцевой трубки Вентури с криволинейным конфузором, форма кривизны которого выполнена гиперболической. Геометрические размеры насадка заданы уравнением, связывающим гидродинамические параметры струи, ее газосодержание с радиусом цилиндрической части насадка и углом конусности диффузора. Пожарный ствол с данным насадком обеспечивает подачу сплошной или распыленной (с изменяющим углом факела) струи воды или раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ), создание водяной завесы (защитного экрана) при тушении пожара.The main disadvantage of the known fire barrels with an annular output channel is the relatively random, from the point of view of hydrodynamics, choice of the profile of this channel, which looks from conical to cylindrical or tortuous, but does not provide the possibility of reducing the input pressure of water without loss of fire fighting efficiency. Closest to the proposed is the nozzles according to the patent of RB No. 3950, publ. 10.30.2007, which is made in the form of an annular venturi with a curvilinear confuser, the curvature of which is made hyperbolic. The geometric dimensions of the nozzle are given by an equation relating the hydrodynamic parameters of the jet, its gas content with the radius of the cylindrical part of the nozzle and the cone angle of the diffuser. A fire barrel with this nozzle ensures the supply of a continuous or sprayed (with a varying angle of the torch) jet of water or a solution of a surface-active substance (surfactant), the creation of a water curtain (protective shield) when extinguishing a fire.

Недостатками прототипа являются низкая и неоднородная дисперсность создаваемой распыленной струи жидкости ввиду недостаточного достижения конструкцией насадка кавитационного эффекта.The disadvantages of the prototype are low and heterogeneous dispersion of the generated atomized stream of liquid due to the insufficient design of the nozzle of the cavitation effect.

Задачей изобретения является повышение дисперсности и однородности создаваемой посредством насадка струи огнетушащего состава, что, по сравнению с прототипом, при равном расходе жидкости позволяет достичь большей эффективности пожарного ствола при пожаротушении за счет получения в насадке мелкодисперсного огнетушащего состава.The objective of the invention is to increase the dispersion and uniformity created by means of a nozzle of a jet of fire extinguishing composition, which, compared with the prototype, with an equal flow rate of liquid allows to achieve greater efficiency of the fire barrel during fire fighting due to the receipt of a finely dispersed fire extinguishing composition in the nozzle.

Достижение технической цели в соответствии с этой задачей осуществляется тем, что предлагается кавитационный насадок пожарного ствола для получения мелкодисперсного огнетушащего состава, содержащий корпус с присоединительной резьбой для пожарного ствола, проточный кавитирующий тракт, цилиндрическую выходную часть с набором сеток, в котором согласно изобретению проточный кавитирующий тракт выполнен в виде четырех участков различной конфигурации:The achievement of the technical goal in accordance with this task is carried out by the fact that a cavitation nozzle of a fire barrel is proposed for producing a finely dispersed fire extinguishing composition, comprising a housing with a connecting thread for a fire barrel, a flow cavitating path, a cylindrical outlet with a set of grids, in which, according to the invention, a flow cavitating path made in the form of four sections of various configurations:

участка Ь1 линейного сужения длиной Б1=(7-8)б0, начальным диаметром Όι=8ά0 и конечным диаметром Ό2=(5,8-6,0)άο, углом конусности β=15°;section b 1 of a linear narrowing of length B 1 = (7-8) b 0 , initial diameter диаметромι = 8ά 0 and final diameter диаметром2 = (5.8-6.0) άο, taper angle β = 15 °;

участка сферического сужения длиной Ь2=(2,8-3,0)б0;plot spherical narrowing length b 2 = (2,8-3,0) b 0 ;

цилиндрического участка Ь3=2,5б0;cylindrical section b 3 = 2.5 b 0 ;

- 1 018125 конически расходящегося участка длиной Ь4=(1,1-1,2)б0 с углом конусности α=70°, диаметром 4 -1 .л жНег где б0 - диаметр выходного отверстия насадка; π=3,1415;- 1 018125 of a conically diverging section with a length of L 4 = (1.1-1.2) b 0 with a taper angle α = 70 °, a diameter of 4 -1. L and where where 0 is the diameter of the nozzle outlet; π = 3.1415;

(П ρ - плотность жидкости;(P ρ is the density of the liquid;

О - расход жидкости;About - fluid flow rate;

ξ - параметрический коэффициент размерности, равный 0,98х10-2;ξ is a parametric coefficient of dimension equal to 0.98x10 -2 ;

ν - коэффициент кинематической вязкости жидкости;ν is the kinematic viscosity coefficient of the liquid;

р вн - абсолютное внешнее давление за насадком.r vn - absolute external pressure behind the nozzle.

Сущность изобретения отражена на чертежах, где на фиг. 1 представлена схема кавитирующего тракта; на фиг. 2 - общее устройство насадка.The invention is reflected in the drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of a cavitating tract; in FIG. 2 - general device nozzle.

Насадок-распылитель (устройство формирования струи) на ручной пожарный ствол содержит корпус 5 с присоединительной резьбой 6 для присоединения к пожарному стволу. В корпус заключен проточный кавитирующий тракт, обеспечивающий формирование мелкодисперсной струи пожаротушащей жидкости и включающий последовательно: участок линейного сужения 1; участок сферического сужения 2; цилиндрический участок 3; конически расходящийся участок 4. За кавитирующим трактом в корпусе насадка помещена его цилиндрическая выходная часть 7 с набором сеток, помещаемым в насадок при необходимости.The nozzle-sprayer (jet forming device) on a manual fire barrel comprises a housing 5 with a connecting thread 6 for connection to a fire barrel. A flowing cavitating path is enclosed in the casing, providing the formation of a finely dispersed jet of fire-extinguishing liquid and including in series: linear narrowing section 1; plot of spherical narrowing 2; cylindrical section 3; conically divergent section 4. Behind the cavitating path in the nozzle body, its cylindrical outlet part 7 is placed with a set of nets placed in the nozzle if necessary.

Эффект распыления в системе пожаротушения может быть достигнут путем обеспечения кавитационного режима истечения жидкости из насадка и распылителя, которые и служат основными кавитирующими элементами. При возникновении кавитации в потоке жидкости происходит образование, рост и схлопывание кавитационных микрокаверн. Их схлопывание происходит по типу микровзрывов, при этом в потоке жидкости возникают знакопеременные пульсации местных давлений и скоростей, образование кумулятивных микроструй. Все эти факторы способствуют улучшению качества распыливания, образованию мелкодисперсной распыляемой среды.The effect of spraying in the fire extinguishing system can be achieved by providing a cavitation mode of fluid flow from the nozzle and spray, which serve as the main cavitating elements. When cavitation occurs in a fluid stream, cavitation microcavities are formed, grow and collapse. Their collapse occurs according to the type of microexplosions, while alternating pulsations of local pressures and velocities and the formation of cumulative microjets occur in the fluid flow. All these factors contribute to improving the quality of spraying, the formation of a finely dispersed spray medium.

Возникновение кавитации в насадках пожарных стволов и распылителей, как правило, может программироваться в выходной части. Кроме того, необходимо учитывать то, что на развитие кавитации влияет внешнее противодавление на выходе из сопла. В рассматриваемом случае это атмосферное давление. В полостях струйных элементов (насадках и распылителях) протекают сложные гидродинамические явления, связанные как с геометрией струйного устройства, так и с самой рабочей средой. Точный учет всех явлений, сопутствующих работе струйного устройства, представляет практически невыполнимую задачу. Однако на основании проведенных исследований, опыта разработок и применения гидравлических струйных аппаратов авторы разработали следующий алгоритм расчета параметров струйных устройств при заданных расходе и давлении.The occurrence of cavitation in the nozzles of fire barrels and spray guns, as a rule, can be programmed in the output part. In addition, it must be borne in mind that the development of cavitation is affected by external back pressure at the exit of the nozzle. In this case, this is atmospheric pressure. In the cavities of the inkjet elements (nozzles and sprays) complex hydrodynamic phenomena occur, associated both with the geometry of the inkjet device and with the working medium itself. Accurate accounting of all phenomena associated with the operation of an inkjet device is an almost impossible task. However, based on the research, development experience and the use of hydraulic inkjet devices, the authors developed the following algorithm for calculating the parameters of inkjet devices at a given flow rate and pressure.

При расчете проточной части распыляющего устройства необходимо учесть рассчитанные качества распыления среды при заданных параметрах ее истечения, а также реологические свойства распыляемой среды и далее выполнить следующие этапы и условия:When calculating the flow part of the spraying device, it is necessary to take into account the calculated quality of the spraying medium at the given parameters of its outflow, as well as the rheological properties of the sprayed medium and then perform the following steps and conditions:

1) расчет диаметра выходного отверстия - сопла предлагаемого насадка - производится исходя из обеспечения необходимого расхода при заданном перепаде давления. В первом приближении задаемся диаметром выходного сечения сопла1) the calculation of the diameter of the outlet - nozzle of the proposed nozzle - is based on ensuring the required flow rate for a given pressure drop. In a first approximation, we set the diameter of the nozzle exit section

где ρ - плотность жидкости;where ρ is the density of the liquid;

μ - коэффициент расхода (для распыляющих насадков на начальной стадии проектирования может быть принят μ=0,6[1]);μ is the flow coefficient (for spray nozzles at the initial design stage, μ = 0.6 [1] can be taken);

О - расход жидкости;About - fluid flow rate;

р - давление;p is the pressure;

2) расчет проточной части насадка производится исходя из минимизации гидравлических потерь.2) calculation of the flow part of the nozzle is based on minimizing hydraulic losses.

Обычной функцией, выполняемой соплами во многих струйных аппаратах, является повышение дальнобойности. В таких случаях их геометрия представляет плавно очерченный сходящийся канал и основная задача их оптимизации определена достаточно точно и заключается в нахождении максимального коэффициента расхода либо минимального коэффициента местного сопротивления.A common function performed by nozzles in many inkjet devices is to increase range. In such cases, their geometry represents a smoothly outlined converging channel and the main task of their optimization is determined quite accurately and consists in finding the maximum flow coefficient or the minimum local resistance coefficient.

Принципиально другое положение при расчете насадков, используемых для распыливания жидкостей. Здесь в отличие от предыдущего случая весьма желательно появление неустойчивости течения на выходе из сопла, что обычно достигается резкими изломами проточного тракта [2, 3]. Последняя мера неизбежно вызывает вихреобразование и, в конечном итоге, увеличение потерь. Поэтому цель оптимизации в данном случае заключается в получении решения, когда, с одной стороны, обязательно должна присутствовать задаваемая форма неустойчивости, а с другой - коэффициент расхода насадка желательноA fundamentally different situation when calculating nozzles used for spraying liquids. Here, in contrast to the previous case, the appearance of flow instability at the exit from the nozzle is highly desirable, which is usually achieved by sharp fractures of the flow path [2, 3]. The latter measure inevitably causes vortex formation and, ultimately, an increase in losses. Therefore, the goal of optimization in this case is to obtain a solution when, on the one hand, the prescribed instability form must be present, and on the other hand, the nozzle flow coefficient is desirable

- 2 018125 сохранить как можно более высоким. Исходя из этого, была разработана схема проточного тракта распыливающего насадка (фиг. 1).- 2 018125 to keep as high as possible. Based on this, a flow path diagram of the spray nozzle was developed (Fig. 1).

Сужающаяся часть проточного тракта насадка выполнена в виде двух участков, участка линейного сужения 1 длиной Ь1 и участка 2 сферического сужения длиной Ь2. Цилиндрический участок 3 длиной Ь3 необходим для создания истечения типа истечение через отверстие с острой кромкой. Такие условия истечения обеспечивают максимальное возмущение на выходе, так как линии тока при подходе к цилиндрическому участку имеют максимальное значения углов схождения. С другой стороны, длина цилиндрической части проточного тракта должна превышать её диаметр более чем в два раза. В противном случае образующаяся на передней кромке отрывная область (второй источник возмущений) может достигать выходного отверстия и сглаживать эффект истечения через отверстие с острой кромкой.The tapering part of the flow path of the nozzle is made in the form of two sections, a section of linear narrowing 1 of length L 1 and section 2 of a spherical narrowing of length L 2 . A cylindrical section 3 of length b 3 is necessary to create a type of outflow through a hole with a sharp edge. Such outflow conditions provide maximum output disturbance, since the streamlines when approaching the cylindrical section have maximum convergence angles. On the other hand, the length of the cylindrical part of the flow path must exceed its diameter by more than two times. Otherwise, the tear-off region formed at the leading edge (the second source of disturbances) can reach the outlet and smooth out the effect of outflow through the hole with a sharp edge.

Для расширяющейся части 4 длиной Ь4 должен быть принят такой угол раскрытия, при котором истечение происходит так, что жидкость не касается стенок. Это обеспечивается при угле α=70°.For the expanding part 4 of length b 4 , an opening angle such that the outflow occurs so that the liquid does not touch the walls should be adopted. This is ensured at an angle α = 70 °.

Эксперименты с высокоскоростными струями [3] показали: минимум гидравлических потерь наблюдается при углах конусности β=13-15° и соотношении диаметров на входе и выходе в насадок Ό10>8, поэтому в расчетах принимаем (2)Experiments with high-speed jets [3] showed: a minimum of hydraulic losses is observed at taper angles β = 13-15 ° and a ratio of diameters at the inlet and outlet of the nozzles Ό 1 / ά 0 > 8, therefore, in the calculations we take (2)

Д = 8<ή,D = 8 <ή,

Длину линейного сужения Ь1 рекомендуется назначить не более чем Б1 [5], поэтому принимаем длину линейного сужения равной Б1, т.е.It is recommended that the length of the linear narrowing of b 1 be assigned no more than B 1 [5], therefore we take the length of the linear narrowing equal to B 1 , i.e.

£, =8(ή)£, = 8 (ή)

Определим конечный диаметр линейного сужения Э2 Define the final diameter of the linear contraction E 2

Д = О, -21д β]2 Д = 8с/0- 16 (д(^/2)D = 0, -21d β] 2 D = 8s / 0 - 16 (d (^ / 2)

Принимаем угол β=15°, получаем = 6,0{/оWe take the angle β = 15 °, we get = 6.0 {/ o

Найдем длину сферического сужения (3) (5) (4)Find the length of the spherical narrowing (3) (5) (4)

1-2= 21-2 = 2

(θ) или(θ) or

1.2 = З.Ос/о (7)1.2 = Z.Os / o (7)

Проточный тракт спроектирован таким образом, чтобы в его внутреннюю полость вписывалась поверхность, очерченная насадком коноидального профиля, обеспечивающего минимум гидравлических потерь. Такой профиль сужающегося насадка может быть рассчитан по формуле Витошинского [4] где г, х - текущие поперечная и продольная координатыThe flow path is designed so that the surface outlined by the nozzle of the conoidal profile, ensuring a minimum of hydraulic losses, fits into its internal cavity. Such a profile of a tapering nozzle can be calculated by the Vitoshinsky formula [4] where r, x are the current transverse and longitudinal coordinates

Го = 0,501 (9) г- =О,5с1о (Ю)R0 = 0.501 (9) r = O, 5c1 o (10)

1*1 + 1^2 + Ту1 * 1 + 1 ^ 2 + Tu

7з (11)7z (11)

Считая, что входная и выходная кромки проточного тракта насадка лежат на профиле Витошинского, определим длину цилиндрического участка. При этом известна радиальная координата искомой точки. Поскольку искомое значение х задано неявно, определим её подбирая г1, тогда длина цилиндрического участка 3 определяется какAssuming that the inlet and outlet edges of the flow path of the nozzle lie on the Vitoshinsky profile, we determine the length of the cylindrical section. In this case, the radial coordinate of the desired point is known. Since the desired value of x is implicitly specified, we determine it by choosing r 1 , then the length of the cylindrical section 3 is determined as

Длина расширяющейся части проточного тракта при α=70° будет и=1,1</о (13)The length of the expanding part of the flow path at α = 70 ° will be = 1.1 </ o (13)

3) Расчет насадка с использованием эффекта кавитации.3) Calculation of the nozzle using the effect of cavitation.

Возникновение кавитации в рассматриваемом типе канала может происходить в цилиндрическом участке 3. Кроме того, необходимо учитывать, что на возникновение и развитие кавитации влияет внешнее противодавление на выходе из сопла. В рассматриваемом случае это атмосферное давление.The occurrence of cavitation in the considered type of channel can occur in the cylindrical section 3. In addition, it should be borne in mind that the emergence and development of cavitation is affected by the external back pressure at the exit of the nozzle. In this case, this is atmospheric pressure.

Кавитационные явления в сопле насадка возникают при условии [1]Cavitation phenomena in the nozzle nozzle occur under the condition [1]

Рен>Рнп + , где р вн - давление за соплом;Ren> Rnp + , where p int - pressure behind the nozzle;

р нп- давление насыщенных паров;r np - saturated vapor pressure;

ρ - плотность жидкости;ρ is the fluid density;

θ - средняя скорость на выходе из сопла;θ is the average velocity at the exit of the nozzle;

(14)(14)

- 3 018125 β - угол конусности сопла.- 3 018125 β - nozzle taper angle.

После преобразований, пренебрегая величиной давления насыщенных паров вследствие его малости по сравнению с давлением перед соплом, получим формулу для определения диаметра выходного отверстия, необходимого для достижения кавитационного эффекта при прохождении огнетушащей жидкости через участки 1 -3 кавитирующего насадка:After the transformations, neglecting the saturated vapor pressure due to its smallness compared to the pressure in front of the nozzle, we obtain a formula for determining the diameter of the outlet required to achieve the cavitation effect when the fire extinguishing fluid passes through sections 1-3 of the cavitating nozzle:

где π=3,1415;where π = 3.1415;

ρ - плотность жидкости;ρ is the fluid density;

О - расход жидкости;About - fluid flow rate;

ξ - параметрический коэффициент размерности, равный 0,98х10-2;ξ is a parametric coefficient of dimension equal to 0.98x10 -2 ;

ν - коэффициент кинематической вязкости жидкости;ν is the kinematic viscosity coefficient of the liquid;

Р вн - абсолютное внешнее давление за насадком.R int - absolute external pressure behind the nozzle.

Насадок работает следующим образом.The nozzle works as follows.

Вода или раствор поверхностно-активного вещества (ПАВ) через ручной пожарный ствол с навинченным на него посредством присоединительной резьбы 6 корпусом 5 насадка попадает на участок линейного сужения 1 кавитирующего тракта, где общий поток по уменьшающемуся диаметру конуса фокусируется на участок сферического сужения 2. Для придания струе жидкости необходимой кинетической энергии участок 1 имеет следующие параметры (фиг. 1): длина Б|=(7-8)б0. начальный диаметр Όι=8ά0; конечный диаметр Ό2=(5,8-6,0)ά0; где ά0 - диаметр цилиндрического участка 3; угол конусности β=15°.Water or a solution of a surfactant through a hand-held fire barrel with a housing 5 screwed onto it through a connecting thread 6, the nozzle enters the linear narrowing section 1 of the cavitating path, where the total flow focuses on the spherical narrowing section 2 along the decreasing diameter of the cone. the liquid stream of the necessary kinetic energy, section 1 has the following parameters (Fig. 1): length B | = (7-8) b 0 . initial diameter Όι = 8ά 0 ; final diameter Ό 2 = (5.8-6.0) ά 0 ; where ά 0 is the diameter of the cylindrical section 3; taper angle β = 15 °.

С целью снижения входного давления огнетушащей жидкости диаметры поперечных сечений внутренней стенки участка 1 кавитационного тракта уменьшаются в направлении выхода из насадка, а внутренняя поверхность участка 2 сферического сужения на его длине, равной Ь2=(2,8-3,0)б0, выполнена с кривизной, возрастающей в направлении к выходу из ствола. При таком выполнении входной части (участки линейного и сферического сужения 1, 2) кавитирующего тракта насадка жидкость, находясь под действием центростремительной силы со стороны внутренней стенки с возрастающей кривизной участка 2, в любом осевом продольном сечении канала приобретает вращательное движение в направлении к входу в цилиндрический участок 3, образуя завихрения. Длина цилиндрического участка Ь3=2,5б0. Так как ά0<Όι, то цилиндрический участок 3 не способен пропустить всю жидкость так же быстро, как она поступает на вход насадка, поэтому возрастание текущих местных скоростей вихревых потоков жидкости создают изменения в ее однородном давлении. Таким образом, на входе в участок 3 происходит понижение давления огнетушащей жидкости вследствие повышения местных скоростей в ее потоке из-за столкновения с искривляющейся поверхностью, и возникает гидродинамический кавитационный эффект, приводящий к насыщению жидкости пузырьками газа (пара) и усилению ее мелкодисперсности. Конически расходящийся участок 4 служит для формирования факела огнетушащей струи на выходе ее из насадка. Экспериментально подтверждены оптимальные параметры участка 4: длина Ь4=(1,1-1,2)б0 с соответствующим углом конусности α=70°.In order to reduce the inlet pressure of the extinguishing fluid, the diameters of the cross sections of the inner wall of the section 1 of the cavitation path are reduced in the direction of exit from the nozzle, and the inner surface of the section 2 of a spherical narrowing along its length equal to L 2 = (2.8-3.0) b 0 , made with curvature increasing towards the exit from the trunk. With this embodiment, the input part (linear and spherical narrowing sections 1, 2) of the cavitating path, the nozzle fluid, under the action of a centripetal force from the side of the inner wall with increasing curvature of section 2, in any axial longitudinal section of the channel acquires a rotational movement towards the entrance to the cylindrical section 3, forming a swirl. The length of the cylindrical section b 3 = 2.5 b 0 . Since ά 0 <Όι, the cylindrical section 3 is not able to pass all the fluid as fast as it enters the nozzle inlet, therefore, an increase in the current local velocities of the vortex flows of the fluid creates changes in its uniform pressure. Thus, at the entrance to section 3, the pressure of the extinguishing liquid decreases due to an increase in local velocities in its flow due to a collision with a curving surface, and a hydrodynamic cavitation effect occurs, which leads to saturation of the liquid with gas (vapor) bubbles and an increase in its fineness. The conically divergent section 4 serves to form the torch of the extinguishing jet at its outlet from the nozzle. The optimum parameters of section 4 were experimentally confirmed: length b 4 = (1.1-1.2) b 0 with the corresponding taper angle α = 70 °.

Окончательное тонкодисперсное распыление водяных струй происходит на наборе сеток в цилиндрической выходной части 7, установленной на выходе насадка распылителя.The final fine spraying of water jets occurs on a set of grids in a cylindrical output part 7 installed at the outlet of the nozzle of the sprayer.

Claims (5)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Кавитационный насадок пожарного ствола, содержащий корпус с присоединительной резьбой для пожарного ствола, проточный кавитирующий тракт, цилиндрическую выходную часть с набором сеток, отличающийся тем, что проточный кавитирующий тракт выполнен в виде последовательно расположенных участков различной конфигурации: участка линейного сужения, характеризующегося углом конусности 15°, участка сферического сужения, цилиндрического участка и конически расходящегося участка, характеризующегося углом конусности 70°, причем длина каждого из участков пропорциональна произведению соответствующего коэффициента на диаметр выходного отверстия насадка, значение которого определяется следующим выражением:1. Cavitational fire nozzle trunk, comprising a housing with a connecting thread for a fire shaft, a flow-through cavitating path, a cylindrical outlet with a set of grids, characterized in that the flow-through cavitating path is made in the form of successive sections of various configurations: 15 °, a spherical constriction section, a cylindrical section and a conically diverging section, characterized by a taper angle of 70 °, with the length of each and The plots are proportional to the product of the corresponding coefficient for the diameter of the nozzle outlet, the value of which is determined by the following expression: - 4 018125- 4,018,125 256ρ^β^ рш4зя7 где π =3,14;256ρ ^ β ^ р ш 4з7 where π = 3.14; ρ - плотность жидкости;ρ is the density of the liquid; Ρ - расход жидкости;Ρ - fluid flow rate; ξ - параметрический коэффициент размерности, равный 0,98х10-2;ξ is a parametric dimensionality factor equal to 0.98x10 -2 ; ν - коэффициент кинематической вязкости жидкости;ν — coefficient of kinematic viscosity of a liquid; р вн - абсолютное внешнее давление за насадком.p vn - absolute external pressure behind the nozzle. 2. Насадок по п.1, отличающийся тем, что участок линейного сужения имеет следующие параметры: длина от 7 до 8 раз больше диаметра ά0 выходного отверстия насадка, начальный диаметр равен 8 ά0, а конечный диаметр от 5,8 до 6 раз больше, чем ά0.2. Nozzles according to claim 1, characterized in that the linear constriction section has the following parameters: a length of 7 to 8 times the diameter ά 0 of the nozzle outlet, the initial diameter is 8 ά 0 , and the final diameter is 5.8 to 6 times greater than ά 0 . 3. Насадок по п.1, отличающийся тем, что длина участка сферического сужения от 2,8 до 3 раз больше диаметра ά0 выходного отверстия насадка.3. Nozzles according to claim 1, characterized in that the length of the spherical constriction section is from 2.8 to 3 times the diameter ά 0 of the nozzle outlet. 4. Насадок по п.1, отличающийся тем, что длина цилиндрического участка в 2,5 раза превышает его диаметр ά0.4. Nozzles according to claim 1, characterized in that the length of the cylindrical section 2.5 times its diameter ά 0 . 5. Насадок по п.1, отличающийся тем, что длина конически расходящегося участка от 1,1 до 1,2 раз больше диаметра ά0 выходного отверстия насадка.5. Nozzles according to claim 1, characterized in that the length of the conically diverging section is 1.1 to 1.2 times the diameter ά 0 of the nozzle outlet.
EA201001582A 2009-12-29 2010-11-01 Cavitating hose mouthpiece EA018125B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BY20091096 2009-12-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201001582A1 EA201001582A1 (en) 2011-06-30
EA018125B1 true EA018125B1 (en) 2013-05-30

Family

ID=44356417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201001582A EA018125B1 (en) 2009-12-29 2010-11-01 Cavitating hose mouthpiece

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA018125B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1405852A1 (en) * 1986-07-16 1988-06-30 Всесоюзный научно-исследовательский институт сахарной промышленности Sprayer for foam generator
JP2000167438A (en) * 1998-12-03 2000-06-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Jetting nozzle
RU2184619C1 (en) * 2001-03-22 2002-07-10 Душкин Андрей Леонидович Liquid sprayer (versions)
JP2007185600A (en) * 2006-01-13 2007-07-26 Toshiba Corp Cavitation water jetting nozzle and jetting method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1405852A1 (en) * 1986-07-16 1988-06-30 Всесоюзный научно-исследовательский институт сахарной промышленности Sprayer for foam generator
JP2000167438A (en) * 1998-12-03 2000-06-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Jetting nozzle
RU2184619C1 (en) * 2001-03-22 2002-07-10 Душкин Андрей Леонидович Liquid sprayer (versions)
JP2007185600A (en) * 2006-01-13 2007-07-26 Toshiba Corp Cavitation water jetting nozzle and jetting method

Also Published As

Publication number Publication date
EA201001582A1 (en) 2011-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2557505C1 (en) Centrifugal swirl atomiser of kochstar type
RU2329873C2 (en) Liquid sprayer
RU2554331C1 (en) Kochetov&#39;s centrifugal vortex burner
RU54825U1 (en) LIQUID SPRAY
JP6487041B2 (en) Atomizer nozzle
US7080793B2 (en) Apparatus comprising an atomizer and method for atomization
EP3356052B1 (en) Pressurized air assisted full cone spray nozzle assembly
RU2416444C1 (en) Fluid sprayer
RU2532725C1 (en) Centifugal swirl atomiser of kochstar type
RU2647104C2 (en) Finely divided liquid sprayer
RU2422215C1 (en) Fire extinguisher spraying nozzle
CN103272355B (en) Liquid fire extinguishing agent atomizing and spraying head
RU2272679C2 (en) Nozzle for liquid spraying
RU2456042C1 (en) Foamgenerator of ejection type
RU2284868C1 (en) Liquid sprayer
RU2297865C1 (en) Irrigator
JP2012223752A (en) Liquid atomization device
EA018125B1 (en) Cavitating hose mouthpiece
RU2551063C1 (en) Fluid sprayer
US20220048048A1 (en) Showerhead assembly with mist nozzle
RU2456041C1 (en) Sprayer
RU2615248C1 (en) Kochetov centrifugal vortex nozzle
RU2346756C1 (en) Compressed air atomiser
RU124891U1 (en) FIRE FIGHTING NOZZLE
US11185834B2 (en) Injection device for atomizing a liquid hydrocarbon charge

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU